鎮(zhèn)海臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案探討

虞杲紅

（作者單位：浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)新聞中心）

1 鎮(zhèn)海臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用領(lǐng)先的全流程AFD幅型變換控制方式，將高標(biāo)清播出幅型變換嵌入前移，完善全流程自動(dòng)化管理，減少人為參與環(huán)節(jié)，提高圖像變換準(zhǔn)確度、精確度。在實(shí)現(xiàn)和規(guī)劃方面，不僅僅按照上述高標(biāo)清要求來(lái)設(shè)計(jì)，而且全系統(tǒng)從視音頻系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，規(guī)劃為全域主備零耦合的兩套視音頻系統(tǒng)。電視播出系統(tǒng)為滿足每個(gè)頻道的主備通路信號(hào)流程零耦合設(shè)計(jì)思想，各頻道主備鏈路信號(hào)源、同步信號(hào)接入均采用主備分離的方式，周邊設(shè)備無(wú)共享、周邊板卡無(wú)單卡的多通道配置方式。

2 視頻服務(wù)器及視音頻周邊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)配置的視頻服務(wù)器提供高清頻道的主備播出功能。配置2臺(tái)視頻服務(wù)器，作為主備視頻服務(wù)器，每臺(tái)配置2個(gè)高標(biāo)清兼容的編解碼通道及2個(gè)高標(biāo)清兼容的解碼通道。服務(wù)器可根據(jù)媒體文件內(nèi)嵌的AFD信息自動(dòng)上下變換進(jìn)行高清或標(biāo)清輸出。視音頻硬件周邊提供頻道的信號(hào)分配、幀同步、測(cè)試圖信號(hào)、墊片信號(hào)、信號(hào)調(diào)度和信號(hào)切換等所有播出過(guò)程中需要的功能。

3 鎮(zhèn)海臺(tái)高標(biāo)清同播系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)

3.1 全冗余的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

播控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均采用冗余方式，包括主備視頻服務(wù)器、主備數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、主備網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和主備播控工作站等。任何一部分出現(xiàn)故障，均可自動(dòng)利用備份設(shè)備播出。視頻服務(wù)器采用一主一備+墊播服務(wù)器架構(gòu)，播出系統(tǒng)具有容災(zāi)機(jī)制，在播出網(wǎng)絡(luò)完全癱瘓的極端情況下，可控制錄像機(jī)進(jìn)行播出，視頻服務(wù)器在執(zhí)行直播任務(wù)或緊急播出時(shí)，進(jìn)行延時(shí)播出。分控系統(tǒng)的安全采用主備切換器及三選一的應(yīng)急方式。三選一、鍵控器、音頻響度控制器等均具有斷電直通的功能，保障信號(hào)的最終輸出。根據(jù)總控播出的設(shè)計(jì)理念，圍繞總控搭建播出系統(tǒng)，總控矩陣肩負(fù)著全臺(tái)信號(hào)集中調(diào)度的使命。在此系統(tǒng)中主要鏈路進(jìn)出都經(jīng)過(guò)跳線方便在矩陣出現(xiàn)故障時(shí)應(yīng)急跳轉(zhuǎn)，確保調(diào)度信號(hào)的通暢。總控部分信號(hào)調(diào)度，采用重要信號(hào)（如CCTV、固定墊片、測(cè)試卡信號(hào)、應(yīng)急錄像機(jī)和轉(zhuǎn)播車）先分配再直接進(jìn)分控矩陣，三選一的方式，從路進(jìn)總控；并在總控的輸出考慮主備兩路延時(shí)信號(hào)，可完成演播室和轉(zhuǎn)播車的直播延時(shí)任務(wù)。同步系統(tǒng)設(shè)計(jì)主備同步信號(hào)發(fā)生器，帶定時(shí)微調(diào)自動(dòng)切換系統(tǒng)，確保穩(wěn)定持續(xù)的同步信號(hào)輸出。校時(shí)系統(tǒng)配置朗威視訊GPS接收機(jī)及北斗衛(wèi)星接收機(jī)，形成主備異構(gòu)時(shí)鐘系統(tǒng)，保證系統(tǒng)時(shí)鐘的準(zhǔn)確性。鏈路中所有信號(hào)進(jìn)出設(shè)備都經(jīng)過(guò)佳耐美硬件跳線，確保在線播出時(shí)可進(jìn)行快速檢修和應(yīng)急播出。

3.2 分布式的系統(tǒng)架構(gòu)

在整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)上，采用分布式架構(gòu)，上載、二級(jí)存儲(chǔ)及播出相對(duì)獨(dú)立，自成子系統(tǒng)，每部分職能明確，同時(shí)又相互配合，無(wú)論運(yùn)行還是管理都十分清晰、安全。上載系統(tǒng)將素材上載到二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)或硬盤(pán)播出服務(wù)器系統(tǒng)的本地存儲(chǔ)。二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)將節(jié)目素材作為緩存?zhèn)浞荩谛枰獣r(shí)遷移到服務(wù)器的本地存儲(chǔ)中。同時(shí)，服務(wù)器可以采用應(yīng)急上載的方式，滿足來(lái)不及上載的節(jié)目的播出需要。

3.3 核心視頻服務(wù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在核心視頻服務(wù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，除播出的基本功能外，提供以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)來(lái)完善服務(wù)器在各種不同情況下的應(yīng)用，包括應(yīng)急墊片、審看及為特殊情況而準(zhǔn)備植入的節(jié)目單功能。該系統(tǒng)采用主備兩臺(tái)視頻服務(wù)器架構(gòu)最大支持四個(gè)頻道的播出，出于安全性考慮，配置了完全鏡像的主備服務(wù)器播出系統(tǒng)。每個(gè)服務(wù)器配置兩路，對(duì)于來(lái)不及上載的節(jié)目素材進(jìn)行應(yīng)急上載，能夠?qū)崿F(xiàn)邊上載邊播出的功能。配置專用硬件審看通道，對(duì)上載到服務(wù)器中的素材進(jìn)行審看，確保播出素材的正確和質(zhì)量。當(dāng)服務(wù)器在沒(méi)有收到播控指令情況下自動(dòng)播出預(yù)置的墊片素材，確保信號(hào)的連貫輸出。審片工作站可提前播出兩個(gè)頻道節(jié)目單所列節(jié)目，自定義每條素材的播放長(zhǎng)度，取每條素材的前15 s、中間15 s、尾15 s快速提前巡檢每天的播出節(jié)目，確保電視節(jié)目播出安全。

4 基于無(wú)潰點(diǎn)的一二級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)

一級(jí)存儲(chǔ)即視頻服務(wù)器的本地存儲(chǔ)，本地存儲(chǔ)的素材安全性非常重要，因?yàn)榧词褂兄鱾湟曨l服務(wù)器，如果一旦發(fā)生素材盤(pán)崩潰，恢復(fù)數(shù)據(jù)也需要大量的時(shí)間。因此核心視頻服務(wù)器存儲(chǔ)采用最高安全級(jí)別的RAID10技術(shù)，可以允許同時(shí)損壞四塊硬盤(pán)，從而確保播出服務(wù)器本地存儲(chǔ)的安全。

二級(jí)存儲(chǔ)采用最新的雙控和RAID6技術(shù)。RAID6技術(shù)是因?yàn)樵摷夹g(shù)可以將奇偶位和校驗(yàn)信息備份成兩份，兩塊硬盤(pán)同時(shí)損壞也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。二級(jí)存儲(chǔ)作為近線存儲(chǔ)體，擔(dān)負(fù)著播控系統(tǒng)中大量視音頻素材的存儲(chǔ)及與其他存儲(chǔ)系統(tǒng)——媒資系統(tǒng)、非編存儲(chǔ)系統(tǒng)的素材交換的任務(wù)。因此，其內(nèi)容和數(shù)據(jù)的安全、遷移的速度關(guān)乎著整個(gè)播控網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定。在設(shè)計(jì)中采用先進(jìn)的IP-SAN結(jié)構(gòu)技術(shù)，利用專用的遷移服務(wù)器和存儲(chǔ)陣列切實(shí)保障數(shù)據(jù)遷移和存儲(chǔ)的安全。

5 安全數(shù)據(jù)擺渡文件同步系統(tǒng)（BFSS）

為滿足全臺(tái)制播網(wǎng)絡(luò)的高安全數(shù)據(jù)導(dǎo)入的需求，該系統(tǒng)采用硬件防火墻+BFSS（數(shù)據(jù)擺渡）的搭配方式進(jìn)行部署。

5.1 控制信息及元數(shù)據(jù)傳輸通道

該通道傳輸控制信息及元數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)交互方向?yàn)殡p向，應(yīng)用系統(tǒng)采用HTTP等通用應(yīng)用協(xié)議。因此，該通道所面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)最高，需要采用各類安全措施進(jìn)行防護(hù)，實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)層到應(yīng)用層的立體防護(hù)，保證控制信息及元數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩婪豆粽呒皭阂獯a侵入生產(chǎn)網(wǎng)。

5.2 制作網(wǎng)及播出網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸通道

該通道業(yè)務(wù)需求為單向傳輸通道，主要傳輸內(nèi)容為待播文件，由制作網(wǎng)傳入播出網(wǎng)。由于制作網(wǎng)絡(luò)和播出網(wǎng)絡(luò)安全級(jí)別不同，制作網(wǎng)絡(luò)人員操作較多，流動(dòng)性較大，感染病毒的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高。因此，對(duì)該通道的安全防護(hù)尤為重要。從制作網(wǎng)到播出網(wǎng)的數(shù)據(jù)主要為MXF格式素材。指定格式做數(shù)據(jù)遷移后，軟件能自動(dòng)的識(shí)別傳輸文件的類型，屏蔽指定傳輸文件以外的格式，只對(duì)經(jīng)過(guò)安全認(rèn)定的格式進(jìn)行傳輸。

5.3 多層防毒過(guò)濾

兩個(gè)擺渡端裝有不同殺毒軟件，擺渡軟件能自動(dòng)判斷識(shí)別更改后的病毒文件，將隱藏病毒文件進(jìn)行排除。

5.4 兩層防攻擊

兩臺(tái)傳輸設(shè)備使用USB進(jìn)行連接，而非以太網(wǎng)線進(jìn)行連接，避免了IP鏈路的鏈接，沒(méi)有了IP地址的鏈接就防止了網(wǎng)絡(luò)攻擊，起到了防火墻的作用。

5.5 兩個(gè)擺渡端異構(gòu)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

兩個(gè)擺渡端，外網(wǎng)采用Windows系統(tǒng)平臺(tái)，而內(nèi)部采用UNIX操作系統(tǒng)平臺(tái)，異構(gòu)的平臺(tái)防止了網(wǎng)絡(luò)攻擊，確保了網(wǎng)絡(luò)安全。

5.6 一次統(tǒng)一認(rèn)證

外網(wǎng)擺渡軟件仍然需要登錄認(rèn)證，且制作網(wǎng)的登錄認(rèn)證與播出網(wǎng)的統(tǒng)一認(rèn)證綁定在一起，未在內(nèi)網(wǎng)登記注冊(cè)的用戶，無(wú)法擺渡數(shù)據(jù)到播出網(wǎng)，這樣可以確保外來(lái)內(nèi)容在內(nèi)網(wǎng)的數(shù)據(jù)流向，而且也增強(qiáng)了個(gè)人素材的隱私性。

6 結(jié)語(yǔ)

高清是以后電視的發(fā)展方向，高清電視的高分辨率能夠在很大程度上滿足觀眾的需求。高標(biāo)清同播為以后的全高清播出改造奠定了基礎(chǔ)。